2013年02月20日08:46 来源：人民网-财经频道
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以东京都强化汽车尾气排放标准为契机，日本的卡车环保技术开发取得了进展。技术开发目标是大幅减少尾气中的颗粒物（PM）和氮氧化物（NOx）。日野汽车公司于2003年11月上市的新车将颗粒物排放量一举减少了85％。
“各位，你们能做深个呼吸吗？”
时任东京都知事的石原慎太郎以强硬的口吻质问站在面前的卡车企业经营者们。他手中拿着一个盛满黑色粉末的塑料瓶。这些粉末其实是使用柴油发动机的卡车排放出来的颗粒物。石原一边摇晃着瓶子，一边说：“卡车产生的粉尘正在威胁市民的健康。”
1999年，石原提起这个问题后，针对卡车尾气的指责迅速增强。在这种形势下，日本政府决定，于2002年10月开始施行以东京圈、爱知县和三重县圈、大阪府和兵库县圈为对象的《汽车NOx?PM法》。并且还公布了将预定2007年实行的“新长期柴油车尾气规制”提前2年，从2005年开始实行的方针。在当时，这意味着不能将颗粒物排放量降低到现状的15％以下、将氮氧化物（NOx）降低到40％以下的企业，事实上将被赶出日本新车市场。
“4星级”低公害车
面对这一事态，卡车企业加快了可解决尾气问题的新技术开发。
当时，在颗粒物减排方面走在业界前列的是日野汽车公司。该公司于2003年11月上市的大型卡车“Profia”成功将颗粒物排放量减少了85％。凭着较少的排放量，该车从日本国土交通省获得了“4星级”（最高级）认证。该公司领导Profia开发工作的开发部长远藤真笑着说：“我们希望下次石原摇晃的是一个空塑料瓶。”
减少卡车尾气中所含颗粒物的方法大体可分为2种。1种是在发动机内提高燃料的燃烧效率，另外1种是提高用于去除尾气中有害物质的过滤器的性能。
颗粒物的主要成分，是作为柴油车燃料的柴油进行不完全燃烧时产生的烟灰。老式柴油发动机进行1次燃料喷射后，在燃料完全气化之前就会发生气体爆炸，因此，很容易产生作为燃烧残渣的颗粒物。于是，日野汽车在Profia上安装了“高压共轨式燃料喷射系统”（下图），这种系统可提高燃料喷射的压力，促进柴油的气化，而且能通过分成几个阶段进行喷射提高燃烧效率。
共轨是指暂时存放将要输送入喷射阀的燃料的管子，新系统可在这些管子中将施加给柴油的压力最大提高到1800个大气压。这堪比在食指上放一头大象时施加的作用力，从阀门中喷出的柴油颗粒会变得极其细小。
Profia的发动机分“试喷”、“预喷”、“主喷”、“后喷”及“补喷”5个阶段进行超高压喷射。目的是使每次燃料喷射具有不同的作用，并将柴油的燃烧控制在最佳状态。
首先进行试喷，在燃料室内制造柴油与空气的混合气，准备好容易发生气体爆炸的环境。虽然柴油发动机的工作原理是将燃料喷射到体积压缩到约二十分之一的空气中，使其自然着火，但如果事先准备好混合气，就能促成更顺利的着火。
接着进行预喷，将极少量的柴油输送到燃烧室，通过局部着火来制造“火种”。虽然接下来的主喷将引发全面燃烧，但由于有多个火种，气体爆炸不会同时发生，燃烧会逐步向整体扩散。由此可防止柴油的不完全燃烧，发动机发出的噪声也将减少。
主喷之后进行后喷，其目的不是驱动发动机，而是使主喷时烧剩下的燃料及颗粒物进行燃烧。通过上述流程，日野汽车将发动机的颗粒物排放量减少了约一半。
最后的补喷对通过尾气管的过滤器去除发动机中未能烧尽的颗粒物起到辅助作用。
尾气中所含的颗粒物被陶瓷过滤器捕获，其主要成分烟灰便附着在过滤器的壁面上。如果这些烟灰积存得过多，尾气气流就会变慢，发动机的输出功率也会下降，因此，当壁面上烟灰积存到一定程度时，就必须“扫除”干净。
在过滤器内焚烧烟灰
当温度达到约600度时，烟灰会自然着火并燃烧。Profia利用这一性质，通过补喷对过滤器进行扫除。烟灰在过滤器内燃烧的原理大致如下。
首先，在进行了后喷之后，向温度下降的燃烧室内喷射燃料，有意制造剩余燃烧现象。将这些燃料输送到尾气管中，利用氧化催化剂使其发生化学反应。通过后喷，可使尾气管内的温度上升到约300度，而通过发生剧烈的化学反应，可使这一温度进一步上升到烟灰的燃烧温度。
一连串的燃料喷射都要在根据行驶状况对压力及喷射量进行调整的同时，分别在千分之四秒的极短时间内进行。因此，日野汽车的技术团队在进行喷射阀控制系统的开发时最感头疼。开发部长远藤说：“为了提高5个阶段的燃料喷射效果，我们收集了所有的行驶数据，对喷射的最佳时机及喷射量进行了研究。Profia上安装的车载计算机中满载着这方面的研究成果。”
一方面通过上述努力实现了颗粒物减排，另一方面，卡车企业在解决氮氧化物问题的对策上也确立了很有发展前途的新技术。
在氮氧化物对策方面，研究的主流并不是防止柴油高温燃烧导致产生氮氧化物，而是用于净化尾气的催化剂。其中被寄予了厚望的是日产柴油车工业公司（2010年2月公司名称变更为UD Trucks）和五十铃汽车公司所开发的氮氧化物还原催化剂。
使用氮氧化物还原催化剂净化尾气，是向尾气中投入尿素水，作为还原剂使与氮结合在一起的氧分离出来。在尾气管中，尿素水变成氨及二氧化碳，在催化剂的作用下，氨与氮氧化物发生化学反应。具体而言，就是氨中的氢与氮氧化物中的氧结合形成水，最终，氮氧化物分解成水和氮。五十铃汽车发动机装置设计第二部部长木村隆之称，由此“可去除尾气中80～90％的氮氧化物”。
基础设施建设不可或缺
不过，要在大型卡车上配备这种氮氧化物还原催化剂，广泛普及这种氮氧化物对策车，就需要在大型卡车加油站中建设完善尿素水补给设备。
在欧洲，为了普及有利于环保的柴油车，政府和企业合力推进基础设施建设。在日本，经济产业省、环境省也与卡车企业及能源相关企业建立起了工作小组，进行了关于采用专用设备的探讨。
柴油车的燃效很好，二氧化碳排放量也比汽油车少20～40％。如果环境对策技术取得进步，开发出颗粒物及氮氧化物排放少的柴油车，那么相对于汽油车，柴油车就有可能占据更大的优势。（日经能源环境网 供稿）
